(57)【要約】【課題】工作機械の主軸の取付面や工具の着座面に付着している切粉をより確実、効果的に除去する。【解決手段】工作機械の制御部１００は、工具交換時に、圧縮エア供給装置１０４を作動させて、主軸の取付面に形成したエア放出口から、工具の着座面と主軸の取付面との間の空隙にエアを放出すると共に、負圧発生装置１０５を作動させて、主軸の取付面に形成した吸引口により前記空隙の圧力を低減する。【選択図】図８
2010105088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の基部の一方の面に加工用部材が設けられ、他方の面の中央に突出部が設けられた工具が取り付けられる主軸を有し、該主軸の先端部に、前記工具の突出部が嵌合する嵌合孔と、前記工具の突出部の周囲の環状面に対接する取付面とが設けられた工作機械の切粉除去装置であって、
前記工具の突出部が前記主軸の嵌合孔に嵌合し、前記工具の環状面が前記主軸の取付面に対接するように、前記工具を軸方向に移動させることにより前記工具を前記主軸の先端部に取り付け、又は、前記工具の環状面が前記主軸の取付面から離反し、前記工具の突出部が前記主軸の嵌合孔から脱出するように、前記工具を軸方向に移動させることにより前記工具を前記主軸の先端部から取り外す工具交換手段と、
エアを供給するエア供給手段と、
負圧を発生する負圧発生手段と、
前記主軸の取付面に分散配置され、前記エア供給手段で供給されたエアを放出する複数のエア放出口と、
前記主軸の取付面に分散配置され、前記負圧発生手段で発生された負圧により吸引する複数の吸引口と、
前記工具交換手段による工具交換時に、前記エア放出口から前記工具の環状面と前記主軸の取付面との間の空隙に前記エアを放出させ、かつ、前記吸引口により前記工具の環状面と前記主軸の取付面との間の空隙の圧力を低減させる制御手段とが備えられていることを特徴とする工作機械の切粉除去装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の工作機械の切粉除去装置において、
前記制御手段は、前記エア放出口からのエアの放出と前記吸引口による圧力の低減とを同時に行うことを特徴とする工作機械の切粉除去装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載の工作機械の切粉除去装置において、
前記制御手段は、前記エア放出口からのエアの放出と前記吸引口による圧力の低減とを交互に行うことを特徴とする工作機械の切粉除去装置。
【請求項４】
前記請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械の切粉除去装置において、
前記制御手段は、前記工具の環状面と前記主軸の取付面との間の距離が所定距離以下のときにのみ、前記エア放出口からのエアの放出及び前記吸引口による圧力の低減を行うことを特徴とする工作機械の切粉除去装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載の工作機械の切粉除去装置において、
前記制御手段は、前記工具の環状面と前記主軸の取付面との間の距離が前記所定距離よりも大きいときは、前記エア放出口からのエアの放出のみを行うことを特徴とする工作機械の切粉除去装置。
【請求項６】
前記請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械の切粉除去装置において、
前記エア放出口と前記吸引口とは共通の開口で構成され、
前記制御手段は、この共通の開口を前記エア供給手段又は前記負圧発生手段に切り替えて接続することを特徴とする工作機械の切粉除去装置。
【請求項７】
前記請求項６に記載の工作機械の切粉除去装置において、
前記共通の開口と前記エア供給手段とを連通するエア通路、このエア通路の中間部分に設けられた絞り部、この絞り部と該絞り部よりも前記共通の開口側の前記エア通路の部分とを接続して前記エア通路をバイパスするバイパス通路、このバイパス通路でバイパスされる前記エア通路の部分から分岐された排出通路、前記バイパス通路に設けられた開閉弁、前記排出通路に設けられた開閉弁、及び、前記エア通路と前記バイパス通路との接続部のうち前記共通の開口側の接続部と、前記エア通路と前記排出通路との分岐部との間で前記エア通路に設けられた開閉弁が備えられ、
前記制御手段は、
前記エア通路の開閉弁を開き、前記バイパス通路の開閉弁及び前記排出通路の開閉弁を閉じることにより、前記エア供給手段で供給されたエアを前記エア通路を介して前記共通の開口に導いて、該共通の開口を前記エア供給手段に接続した状態とし、
前記エア通路の開閉弁を閉じ、前記バイパス通路の開閉弁及び前記排出通路の開閉弁を開くことにより、前記エア供給手段で供給されたエアを前記排出通路を介して前記エア通路から排出しつつ、該エアの前記絞り部内の流れによって前記バイパス通路内に負圧を発生させ、この負圧を前記エア通路の開閉弁よりも前記共通の開口側の前記エア通路の部分を介して前記共通の開口に導いて、該共通の開口を前記負圧発生手段に接続した状態とすることを特徴とする工作機械の切粉除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の切粉除去装置に関し、工場における生産技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車部品等の生産工場では、例えばダイキャスト鋳造等で粗に製造されたワークを切削加工する等して精に仕上げるための工作機械としてマシニングセンタが普及している。
【０００３】
マシニングセンタは、一般に、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｏｏｌ  Ｃｈａｎｇｅｒ）を備え、主として回転工具を使用して、ワークをチャック替えすることなく、ワークに対してフライス加工や中ぐり加工あるいはネジ立て等の多種類の加工を１台で行うことの可能なコンピュータ数値制御式（ＣＮＣ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）の工作機械である（例えば「ＪＩＳ  Ｂ  ０１０５：１９９３  工作機械−名称に関する用語」参照）。
【０００４】
マシニングセンタは、回転する主軸が垂直方向に延びて該主軸の下端部に工具が取り付けられる縦型と、主軸が水平方向に延びて該主軸の一端部に工具が取り付けられる横型とがあるが、いずれにしても、マシニングセンタの作業中は人手が介在することがないため、例えば工具の主軸への取り付け作業や主軸からの取り外し作業を含む工具交換時等に、主軸側において工具の着座面が着座する取付面に付着している切粉や、工具側において主軸の取付面に着座する着座面に付着している切粉を自動的に除去する装置が必要となる。
【０００５】
この問題に対処し得る技術として特許文献１に記載の発明がある。これはおよそ次のようなものである。すなわち、図２２（ａ）に示すように、工具が取り付けられる主軸ｄの先端部は、環状の取付面ｈと、この取付面ｈと同芯に形成された、すり鉢状の嵌合孔ｉとを有する構成である。
【０００６】
一方、この主軸ｄの先端部に取り付けられる工具は、図示しないが、一般に、周面にＡＴＣの工具交換アームが係合する溝がリング状に形成された円盤状のフランジ部（基部）と、このフランジ部の一方の面に備えられた、例えばエンドミルやフェイスミルあるいは面取りカッタ等の刃物（加工用部材）と、前記フランジ部の他方の面の中央に該フランジ部と同芯に突設された、該フランジ部より小径のテーパシャンク部（突出部）と、このテーパシャンク部の周囲の着座面（環状面）とを有する構成である。
【０００７】
そして、工具交換において工具を前記主軸ｄの先端部に取り付ける動作としては、工具のテーパシャンク部が主軸ｄの嵌合孔ｉに嵌合し、工具の着座面が主軸ｄの取付面ｈに着座（対接）するように、工具の軸芯を主軸ｄの軸芯に一致させて該工具を主軸ｄの先端部に近接するように軸方向に移動させる。そして、工具のテーパシャンク部が主軸ｄの嵌合孔ｉに嵌合し、工具の着座面が主軸ｄの取付面ｈに着座した状態で、該工具を主軸ｄに所定の保持力で保持して取り付ける。
【０００８】
一方、工具交換において工具を前記主軸ｄの先端部から取り外す動作としては、工具の着座面が主軸ｄの取付面ｈから離反し、工具のテーパシャンク部が主軸ｄの嵌合孔ｉから脱出するように、工具の軸芯を主軸ｄの軸芯に一致させて該工具を主軸ｄの先端部から離反するように軸方向に移動させる。
【０００９】
その場合に、前記特許文献１に記載の技術によれば、図２２（ａ）に示すように、前記工具のフランジ部とほぼ同形状の円盤状のフランジ部ｅ（その周面にはＡＴＣの工具交換アームが係合する溝ｇがリング状に形成されている）と、前記工具のテーパシャンク部とほぼ同形状のテーパシャンク部ｆとを有する構成の清掃用ホルダと称される部材ｃが提供される。
【００１０】
この清掃用ホルダｃは、さらに、軸芯回りに回転自在の円環状の回転体ｊと、図中の直状の矢印方向にエアを供給するためのエア通路ｋとを備え、この清掃用ホルダｃを前記工具と同様に主軸ｄの先端部に取り付けた状態では、主軸ｄの取付面ｈと清掃用ホルダｃの対向面ｎとは対接せず、両面ｈ，ｎの間に所定の間隙が生成するようになっている。
【００１１】
そして、この清掃用ホルダｃを主軸ｄの先端部に取り付けた状態で、前記エア通路ｋにエアを供給すると、図２２（ｂ）に示すように、回転体ｊに形成した複数のエア噴射通路ｍ…ｍから前記間隙にエアが噴射され、その反力により回転体ｊは図中の弧状の矢印方向に回転しながら、噴射されたエアの圧力で主軸ｄの取付面ｈに付着している切粉を吹き飛ばして除去するものである。
【００１２】
すなわち、前記特許文献１に記載の技術は、主軸ｄの先端部に取り付けた状態でエア噴射通路ｍ…ｍから主軸ｄの取付面ｈにエアを噴射することが可能な清掃用ホルダｃを工具と同様の仕様にしておき、該清掃用ホルダｃを工具と同様にツールマガジンに収納しておいて、主軸ｄの取付面ｈの清掃が必要なときにこの清掃用ホルダｃを主軸ｄに取り付けて該主軸ｄの取付面ｈを清掃することを企図したものである。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−２５４２７１（段落００１０〜００１７、図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、前記特許文献１に記載の技術では、清掃用ホルダｃを用いて主軸ｄの取付面ｈを清掃した後、該清掃用ホルダｃを取り外し、あらためて次の工具を主軸ｄに取り付けなければならず、その期間中に主軸ｄの周辺で浮遊している切粉が再び主軸ｄの取付面ｈに付着する可能性がある。
【００１５】
この問題に対しては、切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口を主軸ｄの取付面ｈに形成することが考えられる。そのために、図２２（ａ）に鎖線で例示したように、例えば主軸ｄの軸方向に延びる孔ｐを主軸ｄに複数形成して主軸ｄの取付面ｈに開口するエア放出口ｏを複数形成し、前記孔ｐに矢印ｑ方向にエアを供給して前記エア放出口ｏからエアを放出させるのである。
【００１６】
そして、工具交換における工具の取付時あるいは取外時において、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の距離が所定距離以下のとき（工具の取付時は取付動作の比較的初期、工具の取外時は取外動作の比較的終期）に、前記複数のエア放出口ｏ…ｏから工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の空隙に向けてエアを放出すれば、放出したエアが工具の着座面に当たって該着座面に付着している切粉をエアの圧力で吹き飛ばして除去することができると共に、工具の着座面と主軸ｄの取付面ｈとの間の距離がさらに短いとき（工具の取付時は取付動作の比較的終期、工具の取外時は取外動作の比較的初期）には、工具の着座面に当たったエアが主軸ｄの取付面ｈに跳ね返ってきて該取付面ｈに付着している切粉も吹き飛ばして除去することが可能となる。
【００１７】
しかしながら、工具の着座面や主軸の取付面に強固に付着した切粉は、エアを当てるだけでは除去することが困難な場合がある。また、エアの当たる角度等によっては、エアを当てることで、かえって切粉が工具の着座面や主軸の取付面に押し付けられ、良好に除去されない場合がある。したがって、切粉をより確実、効果的に除去する方策が望まれているところである。
【００１８】
そこで、本発明は、工作機械の主軸の取付面や工具の着座面に付着している切粉をより確実、効果的に除去することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するため、本発明では次のような手段を用いる。なお、以下の本発明の開示において、後述する発明の実施の形態で用いられる符号を参考までに付記する。
【００２０】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、円盤状の基部５１ａの一方の面に加工用部材５１ｂが設けられ、他方の面の中央に突出部５１ｃが設けられた工具５０が取り付けられる主軸１１を有し、該主軸１１の先端部に、前記工具５０の突出部５１ｃが嵌合する嵌合孔１１ｃと、前記工具５０の突出部５１ｃの周囲の環状面５１ｅに対接する取付面１１ｄとが設けられた工作機械１の切粉除去装置であって、前記工具５０の突出部５１ｃが前記主軸１１の嵌合孔１１ｃに嵌合し、前記工具５０の環状面５１ｅが前記主軸１１の取付面１１ｄに対接するように、前記工具５０を軸方向に移動させることにより前記工具５０を前記主軸１１の先端部に取り付け、又は、前記工具５０の環状面５１ｅが前記主軸１１の取付面１１ｄから離反し、前記工具５０の突出部５１ｃが前記主軸１１の嵌合孔１１ｃから脱出するように、前記工具５０を軸方向に移動させることにより前記工具５０を前記主軸１１の先端部から取り外す工具交換手段１４，４２と、エアを供給するエア供給手段１０４と、負圧を発生する負圧発生手段１０５と、前記主軸１１の取付面１１ｄに分散配置され、前記エア供給手段１０４で供給されたエアを放出する複数のエア放出口１７ａ…１７ａと、前記主軸１１の取付面１１ｄに分散配置され、前記負圧発生手段１０５で発生された負圧により吸引する複数の吸引口１８ａ…１８ａと、前記工具交換手段１４，４２による工具交換時に、前記エア放出口１７ａ…１７ａから前記工具５０の環状面５１ｅと前記主軸１１の取付面１１ｄとの間の空隙に前記エアを放出させ、かつ、前記吸引口１８ａ…１８ａにより前記工具５０の環状面５１ｅと前記主軸１１の取付面１１ｄとの間の空隙の圧力を低減させる制御手段１００とが備えられていることを特徴とする。
【００２１】
次に、本願の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の工作機械１の切粉除去装置において、前記制御手段１００は、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出と前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減とを同時に行う（Ｓ１５，Ｓ２２）ことを特徴とする。
【００２２】
次に、本願の請求項３に記載の発明は、前記請求項１に記載の工作機械１の切粉除去装置において、前記制御手段１００は、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出と前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減とを交互に行う（Ｓ３５，Ｓ４２）ことを特徴とする。
【００２３】
次に、本願の請求項４に記載の発明は、前記請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械１の切粉除去装置において、前記制御手段１００は、前記工具５０の環状面５１ｅと前記主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが所定距離β以下のときにのみ（Ｓ１４：ＹＥＳ）、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出及び前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減を行うことを特徴とする。
【００２４】
次に、本願の請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の工作機械１の切粉除去装置において、前記制御手段１００は、前記工具５０の環状面５１ｅと前記主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが前記所定距離βよりも大きいときは（Ｓ１４：ＮＯ）、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出のみを行う（Ｓ１３）ことを特徴とする。
【００２５】
次に、本願の請求項６に記載の発明は、前記請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械１の切粉除去装置において、前記エア放出口１７ａ…１７ａと前記吸引口１８ａ…１８ａとは共通の開口６１ａ…６１ａで構成され、前記制御手段１００は、この共通の開口６１ａ…６１ａを前記エア供給手段１０４又は前記負圧発生手段１０５に切り替えて接続することを特徴とする。
【００２６】
次に、本願の請求項７に記載の発明は、前記請求項６に記載の工作機械１の切粉除去装置において、前記共通の開口６１ａ…６１ａと前記エア供給手段１０４とを連通するエア通路７１、このエア通路７１の中間部分に設けられた絞り部７１ｂ、この絞り部７１ｂと該絞り部７１ｂよりも前記共通の開口６１ａ…６１ａ側の前記エア通路７１の部分とを接続して前記エア通路７１をバイパスするバイパス通路７２、このバイパス通路７２でバイパスされる前記エア通路７１の部分から分岐された排出通路７３、前記バイパス通路７２に設けられた開閉弁７２ａ、前記排出通路７３に設けられた開閉弁７３ａ、及び、前記エア通路７１と前記バイパス通路７２との接続部７４ａ，７４ｂのうち前記共通の開口６１ａ…６１ａ側の接続部７４ｂと、前記エア通路７１と前記排出通路７３との分岐部７４ｃとの間で前記エア通路７１に設けられた開閉弁７１ａが備えられ、前記制御手段１００は、前記エア通路７１の開閉弁７１ａを開き、前記バイパス通路７２の開閉弁７２ａ及び前記排出通路７３の開閉弁７３ａを閉じることにより、前記エア供給手段１０４で供給されたエアを前記エア通路７１を介して前記共通の開口６１ａ…６１ａに導いて、該共通の開口６１ａ…６１ａを前記エア供給手段１０４に接続した状態とし、前記エア通路７１の開閉弁７１ａを閉じ、前記バイパス通路７２の開閉弁７２ａ及び前記排出通路７３の開閉弁７３ａを開くことにより、前記エア供給手段１０４で供給されたエアを前記排出通路７３を介して前記エア通路７１から排出しつつ、該エアの前記絞り部７１ｂ内の流れによって前記バイパス通路７２内に負圧を発生させ、この負圧を前記エア通路７１の開閉弁７１ａよりも前記共通の開口６１ａ…６１ａ側の前記エア通路７１の部分を介して前記共通の開口６１ａ…６１ａに導いて、該共通の開口６１ａ…６１ａを前記負圧発生手段１０５に接続した状態とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
まず、本願の請求項１に記載の発明によれば、工作機械１の主軸１１の取付面１１ｄや工具５０の着座面（環状面）５１ｅに付着している切粉を除去する装置において、主軸１１の取付面１１ｄに、エアを放出する複数のエア放出口１７ａ…１７ａだけでなく、併せて、負圧により吸引する複数の吸引口１８ａ…１８ａを形成し、切粉を除去しようとするときには、ただ単にエア放出口１７ａ…１７ａから工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の空隙に向けてエアを放出するだけでなく、併せて、吸引口１８ａ…１８ａにより前記空隙の圧力を低減（すなわち吸引）するようにしたから、たとえ、工具５０の着座面５１ｅや主軸１１の取付面１１ｄに切粉が強固に付着していても、あるいは、エアを当てることでかえって切粉が着座面５１ｅや取付面１１ｄに押し付けられるような場合であっても、切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面５１ｅや取付面１１ｄから引き剥がそうとする力が生じ易くなって、切粉がより確実、効果的に除去されることとなる。
【００２８】
その場合に、本願の請求項２に記載の発明によれば、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出と前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）とを同時に行うようにしたから、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の空隙に強力なエアの流れが発生することとなり、これにより、切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面５１ｅや取付面１１ｄから引き剥がそうとする力が生じ易くなって、切粉がより確実、効果的に除去されることとなる。
【００２９】
なお、このようにエアの放出と圧力の低減とを同時に行う場合は、前記エア放出口１７ａ…１７ａと前記吸引口１８ａ…１８ａとは、互いの力（エア放出口１７ａ…１７ａによるエア圧力、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引力）が相殺されない程度に離間して配置されることが好ましい。
【００３０】
一方、本願の請求項３に記載の発明によれば、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出と前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）とを交互に行うようにしたから、切粉に大きなエア圧力と大きな吸引力とが交互に作用することとなり、これにより、切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面５１ｅや取付面１１ｄから引き剥がそうとする力が生じ易くなって、切粉がより確実、効果的に除去されることとなる。
【００３１】
次に、本願の請求項４に記載の発明によれば、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出及び前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）は、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが所定距離β以下のときにのみ（Ｓ１４：ＹＥＳ）行うようにしたから、着座面５１ｅと取付面１１ｄとの間の空隙に発生するエアの流れがより強力となり、あるいは切粉に作用するエア圧力及び吸引力がより大きくなって、切粉の引き剥がし力が増大し、切粉がより一層確実、効果的に除去されることとなる。
【００３２】
その場合に、本願の請求項５に記載の発明によれば、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが所定距離βよりも大きいときは（Ｓ１４：ＮＯ）、エアの放出のみを行うようにしたから、工具５０の着座面５１ｅがエア放出口１７ａ…１７ａから比較的離間していても、エアの圧力による良好な切粉除去効果が図られることとなる。このようにしたのは、エア放出口１７ａ…１７ａから放出されたエアが届く距離のほうが、吸引口１８ａ…１８ａによる圧力低減が及ぶ距離よりも遠いからである。
【００３３】
次に、本願の請求項６に記載の発明によれば、エア放出口１７ａ…１７ａと吸引口１８ａ…１８ａとを共通の開口６１ａ…６１ａで構成し、この共通開口６１ａ…６１ａをエア供給手段１０４又は負圧発生手段１０５に切り替えて接続するようにしたから、開口の数、ひいては開口に通じる通路の数が減り、構成の簡素化が図られる。
【００３４】
特に、本願の請求項７に記載の発明によれば、共通開口６１ａ…６１ａをエア供給手段１０４又は負圧発生手段１０５に切り替えて接続する具体例として、ベンチュリ管を応用し、３つの開閉弁７１ａ，７２ａ，７３ａを開閉する機構を考案したから、実際にはエア供給手段１０４を備えるだけで、共通開口６１ａ…６１ａをエア供給手段１０４と負圧発生手段１０５とに選択的に接続することが可能となり、実際に負圧発生手段を備えずに済んで、コストの低減に寄与することとなる。以下、実施形態を通して本発明をさらに詳しく説述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は本発明の最良の実施の形態に係る工作機械１の主な構成要素の配置を概略図示する正面図、図２は前記工作機械１の正面側の部分平面図である。この工作機械１は横型マシニングセンタであって、機台１ａの縁部にハウジング１ｂが立設され、該ハウジング１ｂによって閉塞された作業空間１ｃが生成している。なお、図示しないが、ハウジング１ｂの縦壁には作業空間１ｃを開閉するための扉が設けられている。
【００３６】
作業空間１ｃ内には、ｙ軸に沿って水平方向に延びるスピンドル１０と、該スピンドル１０に収容されて回転する、同じくｙ軸に沿って水平方向に延びる主軸１１とが具備されている。主軸１１の先端部はスピンドル１０から露出し、該先端部に工具５０が取り付けられている。スピンドル１０及び主軸１１の前方で機台１ａの上にはｚ軸回りに回動自在のパレット２０が備えられ、該パレット２０の上には治具３０が据え付けられて、この治具３０によりチャックされたワーク９０に対し、主軸１１の先端部に取り付けられた工具５０によって、フライス加工や中ぐり加工あるいはネジ立て等の多種類の加工が行われる。
【００３７】
作業空間１ｃ内には、前記スピンドル１０及び主軸１１に隣接して、自動工具交換装置（ＡＴＣ）４０が具備されている。この自動工具交換装置４０は、多種類の工具５０…５０を収納するツールマガジン４１と、該ツールマガジン４１に収納されている１つの工具５０と主軸１１に取り付けられている工具５０とを交換するため両端部に工具保持部を有する工具交換アーム４２とを含む。
【００３８】
ここで、スピンドル１０及び主軸１１は、矢印ア、イで示すように、ｘ軸方向にスライド移動自在であり、工具交換アーム４２は、矢印ウ、エで示すように、ｙ軸方向にスライド移動自在、かつ矢印オで示すように、ｙ軸回りに回動自在である。そして、工具交換時には、回動する工具交換アーム４２が、主軸１１に取り付けられている工具５０を確実につかまえて保持できるように、スピンドル１０及び主軸１１は、図中鎖線で示す位置までア方向に移動する。
【００３９】
次に、図３〜図５は、図１における矢印（ｉｉｉ）による、主軸１１の先端部周辺の拡大平断面図であって、図３、図４、図５の順に、工具交換における工具５０の取付時に、工具交換アーム４２及び軸芯ロッド１４によって、工具５０を矢印ウ方向（近接方向又は対接方向）に移動させていく様子、あるいは、図５、図４、図３の順に、工具交換における工具５０の取外時に、軸芯ロッド１４及び工具交換アーム４２によって、工具５０を矢印エ方向（離反方向）に移動させていく様子を示している。
【００４０】
まず、工具５０は、円盤状の基部（フランジ部）５１ａの一方の面（図３〜図５において下の面）に、例えばエンドミルやフェイスミルあるいは面取りカッタ等の加工用部材５１ｂが設けられ、他方の面（図３〜図５において上の面）の中央に基部５１ａより小径のほぼ円柱状（やや先細り形状）のテーパシャンク部５１ｃが基部５１ａと同芯に設けられた構成である。
【００４１】
基部５１ａの周面には、工具交換アーム４２が係合する溝５１ｄがリング状に形成されている。また、基部５１ａの他方の面（図３〜図５において上の面）におけるテーパシャンク部５１ｃの周囲の環状面５１ｅは、後述する主軸１１の取付面１１ｄに着座する着座面を構成する。ここで、テーパシャンク部５１ｃの周面を提供する側壁の一部分には、後述する工具保持用ボール１５が嵌まり込む、傾斜面を持った凹所５１ｆが形成されている。
【００４２】
一方、主軸１１は、主軸１１の先端部を構成する先端部材１１ａと、主軸１１の後端部を構成する後端部材１１ｂとを含み、ベアリング１２等を介して、スピンドル１０の内部で回転自在に支持されている。
【００４３】
そして、主軸１１の先端部には、工具５０の着座面（環状面）５１ｅと対接し得る取付面（着座面５１ｅとほぼ同径の環状の面）１１ｄと、工具５０のテーパシャンク部５１ｃと嵌合し得る嵌合孔１１ｃとが形成されている。
【００４４】
また、主軸１１の軸中心には、主軸１１の軸方向（ｙ軸方向）に移動自在の軸芯ロッド１４が設けられていると共に、この軸芯ロッド１４の周面に対接し、主軸１１（先端部材１１ａ及び後端部材１１ｂ）の内面に固定された筒形状の固定部材１３が主軸１１の先端部に備えられている。
【００４５】
その場合に、軸芯ロッド１４の周面の一部分には、円形の陥没穴１４ａとカム面１４ｂとが相互に連続して形成されていると共に、固定部材１３の周壁の一部分には、工具保持用ボール１５を支持して挿通させる貫通孔１３ａが形成されている。
【００４６】
そして、例えば工具交換における工具５０の取付時において、図３及び図４に示すように、工具５０が主軸１１の先端部にまだ完全に取り付けられていないときは、軸芯ロッド１４は前方（矢印エ方向）に移動しており、このとき工具保持用ボール１５が前記陥没穴１４ａと貫通孔１３ａとに亘って収容され、該ボール１５は固定部材１３の周壁から主軸１１の径方向の外方へ突出していない状態にある。
【００４７】
一方、工具交換アーム４２は、例えば工具交換における工具５０の取付時において、工具５０の基部５１ａの溝５１ｄに係合して工具５０を保持し、テーパシャンク部５１ｃを嵌合孔１１ｃに嵌合させた状態で着座面５１ｅを取付面１１ｄに着座（対接）させるように、工具５０の軸芯を主軸１１の軸芯に一致させて、工具５０をｙ軸方向（矢印ウ方向）に移動させることにより、工具５０を主軸１１の先端部に近接させる（図３及び図４参照）。
【００４８】
そして、着座面５１ｅと取付面１１ｄとの間の距離Δが後述する第２所定値β以下になった段階（図４参照）で、工具交換アーム４２は工具５０を放し、矢印エ方向（離反方向）に退避する。
【００４９】
そののち、軸芯ロッド１４が、図５に矢印ウで示したように、後方に移動する。これにより、図５に示したように、工具保持用ボール１５がカム面１４ｂに乗り上げ、貫通孔１３ａを介して固定部材１３の周壁から主軸１１の径方向の外方へ突出する。突出したボール１５は、テーパシャンク部５１ｃの凹所５１ｆに嵌まり込み、該凹所５１ｆの傾斜面によってテーパシャンク部５１ｃを主軸１１の後方へ引き込みながら、テーパシャンク部５１ｃを主軸１１の先端部材１１ａの内面に押し付ける。このとき、着座面５１ｅは取付面１１ｄに完全に着座（対接）する。これにより、工具５０は主軸１１の先端部に完全に取り付けられた状態となり、工具５０は所定の保持力（第１の保持力）で主軸１１に保持されることとなる。
【００５０】
なお、工具交換における工具５０の取外時は、以上と逆の動作が行われるが、詳しくは、フローチャートを参照して後述する（図１０、図１２、等）。
【００５１】
また、本実施形態では、前記工具交換アーム４２と前記軸芯ロッド１４とによって工具交換手段が構成されている。
【００５２】
次に、図６は、図４における矢印（ｖｉ）による、主軸１１の先端部材１１ａに形成された取付面１１ｄの拡大図（図面上、上が上方、下が下方である）である。図示したように、主軸１１の取付面１１ｄには、切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口１７ａ…１７ａと、負圧を周囲に及ぼすための複数の吸引口１８ａ…１８ａとが形成されている。
【００５３】
これらの開口１７ａ…１７ａ，１８ａ…１８ａは、工具５０の着座面５１ｅや主軸１１の取付面１１ｄに付着している切粉を除去する切粉除去効果、及び、切粉が主軸１１の周辺外部から工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の空隙に進入することを防ぐ切粉進入防止効果の均等化を図るため、同一種類のもの同士が主軸１１の嵌合孔１１ｃと同芯の同一円周上に並ぶように配置されている。すなわち、エア放出口１７ａ…１７ａは、主軸１１の径方向において内側（軸芯側）に位置している円周上に並んでおり、吸引口１８ａ…１８ａは、主軸１１の径方向において外側（周面側）に位置している円周上に並んでいる。
【００５４】
本実施形態では、エア放出口１７ａ…１７ａは、エアを主軸１１の軸方向に放出するもの（直流エア）であるが、エアを主軸１１の軸方向から所定角度傾斜した方向に放出するもの（斜流エア）であってもよい。これにより、斜流エアは、特に切粉が溜まり易い主軸１１の径方向の奥方の部位（主軸１１の中央部寄りの部分）、例えば図３に符号カで示すように、工具５０の着座面５１ｅとテーパシャンク部５１ｃとの境界部分や、主軸１１の取付面１１ｄと嵌合孔１１ｃとの境界部分等に衝突し、これらの部位の切粉除去が促進されて好ましい結果が得られる。
【００５５】
図７に拡大して示すように、主軸１１の先端部材１１ａの後部面と、主軸１１の後端部材１１ｂの前部面との間に、２本の環状（図６参照）の通路１６ａ，１６ｂが主軸１１の径方向において外側と内側とに形成されている。そして、エア放出口１７ａ…１７ａは、内側の環状通路１６ａから取付面１１ｄまで先端部材１１ａを軸方向（ｙ軸方向）に貫通された孔１７…１７により形成され、吸引口１８ａ…１８ａは、外側の環状通路１６ｂから取付面１１ｄまで先端部材１１ａを軸方向（ｙ軸方向）に貫通された孔１８…１８により形成されている。
【００５６】
そして、前記内側環状通路１６ａには、該通路１６ａに主軸１１の外部のスピンドル１０側からエアを供給するためのエア供給通路１９ａ，１９ａが接続している（図６参照）。このエア供給通路１９ａ，１９ａの他端は、後述する圧縮エア供給装置（コンプレッサ等）１０４（図８参照）の出力通路１０４ａに至っている。同様に、前記外側環状通路１６ｂには、該通路１６ｂに主軸１１の外部のスピンドル１０側から負圧を供給するための負圧供給通路１９ｂ，１９ｂが接続している（図６参照）。この負圧供給通路１９ｂ，１９ｂの他端は、後述する負圧発生装置（負圧ポンプ等）１０５（図８参照）の出力通路１０５ａに至っている。
【００５７】
そして、図６の例では、エア放出口１７ａ…１７ａと吸引口１８ａ…１８ａとは、数が同じ（１８個）であり、円周上で等間隔（２０°毎）に並んでいる。そして、エア放出口１７ａ…１７ａの円周上における角度の割付けと、吸引口１８ａ…１８ａの円周上における角度の割付けとは、１０°づつずれている。したがって、エア放出口１７ａ…１７ａと吸引口１８ａ…１８ａとは、可能な限り離間して配置されており、互いの力（エア放出口１７ａ…１７ａによるエア圧力、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引力）が相殺されることがないように対策されている。
【００５８】
図８に示すように、このマシニングセンタ１の制御部１００は、前記自動工具交換装置４０の他、主軸１１を回転させるための主軸回転用モータ１０１、主軸１１を移動させるための主軸移動装置１０２、パレット２０を回動させるためのパレット回動装置１０３、圧縮エア供給装置１０４、負圧発生装置１０５、及び前記軸芯ロッド１４を主軸１１の前方（矢印エ方向）及び後方（矢印ウ方向）へ移動させるための工具保持用シリンダ１０６を統括して制御する。
【００５９】
ここで、圧縮エア供給装置１０４は、前記出力通路１０４ａ、前記エア供給通路１９ａ，１９ａ、前記内側環状通路１６ａ及び前記孔１７…１７を経由して、前記エア放出口１７ａ…１７ａに圧縮エアを供給するものである。
【００６０】
同様に、負圧発生装置１０５は、前記出力通路１０５ａ、前記負圧供給通路１９ｂ，１９ｂ、前記外側環状通路１６ｂ及び前記孔１８…１８を経由して、前記吸引口１８ａ…１８ａに負圧を供給するものである。
【００６１】
ここで、自動工具交換装置４０から制御部１００へは、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δを示す信号が入力されるようになっている。もっとも、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δを検出するための距離センサを別途設けてもよい。
【００６２】
図９は、前記制御部１００が工具交換時に行う、工具５０を主軸１１に取り付ける動作の具体的１例を示すフローチャートであり、図１０は、工具５０を主軸１１から取り外す動作の具体的１例を示すフローチャートである（第１の実施形態）。
【００６３】
なお、工具交換時には、使用後の工具５０を主軸１１から取り外した後、次の工具５０を主軸１１に取り付けるのが通例であるが、ここでは、便宜上、工具５０の取付動作を先に説明する。
【００６４】
前提として、主軸１１の回転は停止しており、主軸１１の先端部には工具５０が取り付けられていないものとする。まず、ステップＳ１１で、工具５０を保持した工具交換アーム４２を主軸１１の先端部に近接する方向（矢印ウ方向）に移動させる（図３参照）。
【００６５】
次いで、ステップＳ１２で、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の距離Δが第１所定値α以下か否かを判定し、以下のときは、ステップＳ１３で、圧縮エア供給装置１０４を作動させて、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙に向けてのエアの放出）を開始する（離反モード）。
【００６６】
ここで、前記第１所定値αは、エア放出口１７ａ…１７ａから放出されるエア（本実施形態では直流エアであるが斜流エアの場合も）が、工具５０の着座面５１ｅに届いて当たる距離に設定されている。
【００６７】
次いで、ステップＳ１４で、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の距離Δが第１所定値αよりも短い第２所定値β（例えば０．７ｍｍ等）以下か否かを判定し、以下のときは、ステップＳ１５で、負圧発生装置１０５も作動させて、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出と、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙の圧力の低減）とを同時に行う（近接モード）。
【００６８】
次いで、ステップＳ１６で、工具交換アーム４２から工具５０を放して、該工具交換アーム４２を主軸１１の先端部から離反する方向（矢印エ方向）に移動させる（図４参照）。これにより、工具５０は、前記第１の保持力（工具５０が主軸１１の先端部に完全に取り付けられたときに主軸１１が工具５０を保持する保持力）よりも小さい第２の保持力で主軸１１に保持される仮保持状態となる。
【００６９】
なお、仮保持状態における前記第２の保持力は、例えば、図４に示した状態での主軸１１と工具５０との摩擦力や、図示しないデテント機構による工具５０の押圧力等によって付与される。
【００７０】
次いで、ステップＳ１７で、工具保持用シリンダ１０５をオンにして軸芯ロッド１４を矢印ウ方向（後方）へ移動させる。これにより、工具５０は、前記第１の保持力で主軸１１に保持される完全取付状態になる（図５参照）。そして、この段階で、工具５０の着座面５１ｅが主軸１１の取付面１１ｄに着座して開口１７ａ…１７ａ，１８ａ…１８ａを塞ぐので、ステップＳ１８で、圧縮エア供給装置１０４及び負圧発生装置１０５を停止させて、近接モード、すなわちエア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出及び吸引口１８ａ…１８ａによる吸引を終了する。
【００７１】
次に、工具５０の取外動作を説明する。前提として、主軸１１の回転は停止しており、主軸１１の先端部には使用後の工具５０が取り付けられているものとする。まず、ステップＳ２１で、工具保持用シリンダ１０５をオフにして軸芯ロッド１４を矢印エ方向（前方）へ移動させる。これにより、工具５０は、前記第２の保持力で主軸１１に保持される仮保持状態となる（図４参照）。また、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの対接が解除され（すなわち離反し）、両面５１ｅ，１１ｄ間に空隙が生成する。このときの両面５１ｅ，１１ｄ間の距離Δは、前記第２所定値βにほぼ近い値である。
【００７２】
次いで、ステップＳ２２で、圧縮エア供給装置１０４及び負圧発生装置１０５を作動させて、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙に向けてのエアの放出）と、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙の圧力の低減）とを同時に行う（近接モード）。
【００７３】
次いで、ステップＳ２３で、工具５０を保持しない空の工具交換アーム４２を主軸１１の先端部に近接する方向（矢印ウ方向）に移動させる。
【００７４】
次いで、ステップＳ２４で、主軸１１に第２の保持力で保持されている仮保持状態の工具５０を工具交換アーム４２で保持して、該工具交換アーム４２を主軸１１の先端部から離反する方向（矢印エ方向）に移動させる（図３参照）。
【００７５】
次いで、ステップＳ２５で、負圧発生装置１０５を停止させて、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出のみを行う（離反モード）。
【００７６】
次いで、ステップＳ２６で、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の距離Δが第１所定値α以下か否かを判定し、以下でないときは、ステップＳ１３で、圧縮エア供給装置１０４を停止させて、離反モード、すなわちエア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出を終了する。
【００７７】
このように、第１の実施形態においては、工作機械１の主軸１１の取付面１１ｄや工具５０の着座面５１ｅに付着している切粉を除去する場合において、主軸１１の取付面１１ｄに、エアを放出する複数のエア放出口１７ａ…１７ａだけでなく、併せて、負圧により吸引する複数の吸引口１８ａ…１８ａを形成し、切粉を除去しようとするときには、ただ単にエア放出口１７ａ…１７ａから工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の空隙に向けてエアを放出するだけでなく、併せて、吸引口１８ａ…１８ａにより前記空隙の圧力を低減（すなわち吸引）するようにしたから、たとえ、工具５０の着座面５１ｅや主軸１１の取付面１１ｄに切粉が強固に付着していても、あるいは、エアを当てることでかえって切粉が着座面５１ｅや取付面１１ｄに押し付けられるような場合であっても、切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面５１ｅや取付面１１ｄから引き剥がそうとする力が生じ易くなって、切粉がより確実、効果的に除去されることとなる。
【００７８】
その場合に、特に、この第１の実施形態においては、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出と前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）とを同時に行うようにしたから（Ｓ１５，Ｓ２２）、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の空隙に強力なエアの流れが発生することとなり、これにより、切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面５１ｅや取付面１１ｄから引き剥がそうとする力が生じ易くなって、切粉がより確実、効果的に除去されることとなる。
【００７９】
また、この第１の実施形態においては、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出及び前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）は、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが所定距離β以下のときにのみ（Ｓ１４：ＹＥＳ）行うようにしたから（Ｓ１５）、着座面５１ｅと取付面１１ｄとの間の空隙に発生するエアの流れがより強力となって、切粉の引き剥がし力が増大し、切粉がより一層確実、効果的に除去されることとなる。
【００８０】
また、この第１の実施形態においては、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが所定距離βよりも大きいときは（Ｓ１４：ＮＯ）、エアの放出のみを行うようにしたから（Ｓ１３）、工具５０の着座面５１ｅがエア放出口１７ａ…１７ａから比較的離間していても、エアの圧力による良好な切粉除去効果が図られることとなる。このようにしたのは、エア放出口１７ａ…１７ａから放出されたエアが届く距離のほうが、吸引口１８ａ…１８ａによる圧力低減が及ぶ距離よりも遠いからである。
【００８１】
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。ただし、前述の第１の実施形態と相違する部分のみ説明する。
【００８２】
すなわち、工具５０の取付動作において、ステップＳ１５に対応するステップＳ３５で、圧縮エア供給装置１０４及び負圧発生装置１０５を作動させて、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙に向けてのエアの放出）と、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙の圧力の低減）とを交互に行う（近接モード）。
【００８３】
同様に、工具５０の取外動作において、ステップＳ２２に対応するステップＳ４２でも、圧縮エア供給装置１０４及び負圧発生装置１０５を作動させて、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙に向けてのエアの放出）と、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙の圧力の低減）とを交互に行う（近接モード）。
【００８４】
このように、第２の実施形態においては、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出と前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）とを交互に行うようにしたから（Ｓ３５，Ｓ４２）、切粉に大きなエア圧力と大きな吸引力とが交互に作用することとなり、これにより、切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面５１ｅや取付面１１ｄから引き剥がそうとする力が生じ易くなって、切粉がより確実、効果的に除去されることとなる。
【００８５】
また、この第２の実施形態においても、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出及び前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）は、工具５０の着座面５１ｅと主軸１１の取付面１１ｄとの間の距離Δが所定距離β以下のときにのみ（Ｓ３４：ＹＥＳ）行うようにしたから（Ｓ３５）、切粉に作用するエア圧力及び吸引力がより大きくなって、切粉の引き剥がし力が増大し、切粉がより一層確実、効果的に除去されることとなる。
【００８６】
次に、図１３及び図１４を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。ただし、前述の第１の実施形態と相違する部分のみ説明する。
【００８７】
すなわち、工具５０の取付動作において、ステップＳ１５に対応するステップＳ５５で、圧縮エア供給装置１０４及び負圧発生装置１０５を作動させて、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙に向けてのエアの放出）を連続的に行いつつ、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙の圧力の低減）を間欠的に行う（近接モード）。
【００８８】
同様に、工具５０の取外動作において、ステップＳ２２に対応するステップＳ６２でも、圧縮エア供給装置１０４及び負圧発生装置１０５を作動させて、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙に向けてのエアの放出）を連続的に行いつつ、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙の圧力の低減）を間欠的に行う（近接モード）。
【００８９】
このように、第３の実施形態においては、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出を主とし、前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）を副としたから（Ｓ５５，Ｓ６２）、切粉にエア圧力が連続的に作用しつつ間欠的に吸引力が作用することとなり、これによっても、切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面５１ｅや取付面１１ｄから引き剥がそうとする力が生じ易くなって、切粉がより確実、効果的に除去されることとなる。
【００９０】
次に、図１５及び図１６を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。ただし、前述の第１の実施形態と相違する部分のみ説明する。
【００９１】
すなわち、工具５０の取付動作において、ステップＳ１５に対応するステップＳ７５で、圧縮エア供給装置１０４及び負圧発生装置１０５を作動させて、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙の圧力の低減）を連続的に行いつつ、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙に向けてのエアの放出）を間欠的に行う（近接モード）。
【００９２】
同様に、工具５０の取外動作において、ステップＳ２２に対応するステップＳ８２でも、圧縮エア供給装置１０４及び負圧発生装置１０５を作動させて、吸引口１８ａ…１８ａによる吸引（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙の圧力の低減）を連続的に行いつつ、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出（より詳しくは、主軸１１の取付面１１ｄと工具５０の着座面５１ｅとの間の空隙に向けてのエアの放出）を間欠的に行う（近接モード）。
【００９３】
このように、第４の実施形態においては、前記吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）を主とし、前記エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出を副としたから（Ｓ７５，Ｓ８２）、切粉に吸引力が連続的に作用しつつ間欠的にエア圧力が作用することとなり、これによっても、切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面５１ｅや取付面１１ｄから引き剥がそうとする力が生じ易くなって、切粉がより確実、効果的に除去されることとなる。
【００９４】
次に、図１７を参照して、本発明の第５の実施形態を説明する。ただし、前述の第１の実施形態と相違する部分のみ説明する。
【００９５】
すなわち、図１７に示したように、圧縮エア供給装置１０４（図７参照）の出力通路１０４ａ上又はエア供給通路１９ａ上と、負圧発生装置１０５（図７参照）の出力通路１０５ａ上又は負圧供給通路１９ｂ上とに亘って、切替弁１０７を配置してもよい。
【００９６】
この切換弁１０７を図面上左右に移動させることにより、主軸１１の径方向において内側（軸芯側）に位置している円周上に並んでいる開口１７ａ…１７ａ（図６参照）をエア放出口とし、外側（周面側）に位置している円周上に並んでいる開口１８ａ…１８ａ（図６参照）を吸引口とする場合と、逆に、主軸１１の径方向において内側（軸芯側）に位置している円周上に並んでいる開口１７ａ…１７ａ（図６参照）を吸引口とし、外側（周面側）に位置している円周上に並んでいる開口１８ａ…１８ａ（図６参照）をエア放出口とする場合とに切り替えることができる。
【００９７】
そして、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出と吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）とを同時に行う場合（前記第１、第３、第４実施形態）に、このように切換弁１０７を移動させて開口１７ａ…１７ａ，１８ａ…１８ａを切り替えることによって（図１９に示すように、制御部１００が切換弁１０７を制御する）、さらに切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面５１ｅや取付面１１ｄから引き剥がそうとする力がさらに生じ易くなって、切粉がより一層確実、効果的に除去されることとなる。
【００９８】
次に、図１８を参照して、本発明の第６の実施形態を説明する。ただし、前述の第１の実施形態と相違する部分のみ説明する。
【００９９】
すなわち、図１８に示したように、主軸１１の取付面１１ｄには、主軸１１の嵌合孔１１ｃと同芯の単一の円周上に並ぶように、複数の開口６１ａ…６１ａを形成している。そして、この開口６１ａ…６１ａを、切粉除去用エアを放出するための複数のエア放出口１７ａ…１７ａと、負圧を周囲に及ぼすための複数の吸引口１８ａ…１８ａとの共通の開口としている（図７参照）。つまり、この開口６１ａ…６１ａをエア放出口１７ａ…１７ａと吸引口１８ａ…１８ａとに兼用するのである。
【０１００】
そのために、孔１７…１７と孔１８…１８とを共通の孔６１…６１とし、内側環状通路１６ａと外側環状通路１６ｂとを共通の環状通路１６ｃとし、エア供給通路１９ａと負圧供給通路１９ｂとを共通の供給通路１９ｃとしている（図７参照）。そして、この共通の供給通路１９ｃと、圧縮エア供給装置１０４（図７参照）の出力通路１０４ａと、負圧発生装置１０５（図７参照）の出力通路１０５ａとを、切替弁１０８を介して接続している。
【０１０１】
この切換弁１０８を図面上左右に移動させることにより、前記共通開口６１ａ…６１ａをエア放出口１７ａ…１７ａとする場合と、吸引口１８ａ…１８ａとする場合とに切り替えることができる。
【０１０２】
そして、エア放出口１７ａ…１７ａからのエアの放出と吸引口１８ａ…１８ａによる圧力の低減（吸引）とを交互に行う場合（前記第２実施形態）に、このように切換弁１０８を移動させることによって（図１９に示すように、制御部１００が切換弁１０８を制御する）、共通開口６１ａ…６１ａをエア供給装置１０４又は負圧発生装置１０５に切り替えて接続することができるから、図７と図１８とを比較して明らかなように、開口の数、ひいては開口に通じる通路（孔、環状通路、及び供給通路）の数が減り、構成の簡素化が図られることとなる。
【０１０３】
次に、図２０を参照して、本発明の第７の実施形態を説明する。ただし、前述の第１の実施形態と相違する部分のみ説明する。
【０１０４】
すなわち、図２０に示したように、前記共通開口６１ａ…６１ａに通じる共通供給通路１９ｃと、前記圧縮エア供給装置１０４の出力通路１０４ａとを連通するエア通路７１を設け、このエア通路７１の中間部分に絞り部７１ｂを形成する。この絞り部７１ｂと、該絞り部７１ｂよりも共通開口６１ａ…６１ａ側（共通供給通路１９ｃ側）のエア通路７１の部分とを接続して、該エア通路７１をバイパスするバイパス通路７２を設ける。さらに、このバイパス通路７２でバイパスされるエア通路７１の部分から排出通路７３を分岐させて設ける。
【０１０５】
そして、前記バイパス通路７２に開閉弁７２ａを設け、前記排出通路７３に開閉弁７３ａを設ける。さらに、前記エア通路７１と前記バイパス通路７２との接続部７４ａ，７４ｂのうち共通開口６１ａ…６１ａ側（共通供給通路１９ｃ側）の接続部７４ｂと、前記エア通路７１と前記排出通路７３との分岐部７４ｃとの間で、前記エア通路７１に開閉弁７１ａを設ける。
【０１０６】
図２１に示すように、制御部１００は、前記エア通路７１の開閉弁７１ａ、前記バイパス通路７２の開閉弁７２ａ、及び前記排出通路７３の開閉弁７３ａの開閉を制御する。図２１から明らかなように、この第７の実施形態においては、負圧発生装置１０５が備えられていない。
【０１０７】
そして、図２０（ａ）に示したように、エア通路７１の開閉弁７１ａを開き、バイパス通路７２の開閉弁７２ａ及び排出通路７３の開閉弁７３ａを閉じたときには、エア供給装置１０４から供給されたエアが、図中格子の矢印で示すように、エア通路７１を介して共通供給通路１９ｃ及び共通開口６１ａ…６１ａに導かれ、これにより、共通開口６１ａ…６１ａがエア供給装置１０４に接続された状態となる。
【０１０８】
一方、図２０（ｂ）に示したように、エア通路７１の開閉弁７１ａを閉じ、バイパス通路７２の開閉弁７２ａ及び排出通路７３の開閉弁７３ａを開いたときには、エア供給装置１０４から供給されたエアが、図中格子の矢印で示すように、排出通路７３を介してエア通路７１から排出される。このとき、エアの前記絞り部７１ｂ内の流れによってバイパス通路７２内に負圧が発生し、この負圧が、図中白矢印で示すように、エア通路７１の開閉弁７１ａよりも共通開口６１ａ…６１ａ側（共通供給通路１９ｃ側）のエア通路７１の部分を介して共通供給通路１９ｃ及び共通開口６１ａ…６１ａに導かれ、これにより、該共通開口６１ａ…６１ａが実際には備えられていない負圧発生装置１０５に接続されたに等しい状態となる。
【０１０９】
このように、この第７の実施形態においては、共通開口６１ａ…６１ａをエア供給装置１０４又は負圧発生装置１０５に切り替えて接続する別の例として、ベンチュリ管（エア通路７１）を応用し、３つの開閉弁７１ａ，７２ａ，７３ａを開閉する機構を考案したから、実際にはエア供給装置１０４を備えるだけで、共通開口６１ａ…６１ａをエア供給装置１０４と負圧発生装置１０５とに選択的に接続することが可能となり、実際に負圧発生装置１０５を備えずに済んで、コストの低減に寄与することとなる。
【０１１０】
なお、前記実施形態は本発明の最良の実施形態であるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。例えば、エア放出口１７ａ…１７ａと吸引口１８ａ…１８ａとで、径が異なっていたり、数が異なっていても、あるいは、エア放出口１７ａ…１７ａ及び吸引口１８ａ…１８ａが円周上に並んでおらず、他の態様で主軸１１の取付面１１ｄに分散配置されていても、本発明の適用に問題はない。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、たとえ、工具の着座面や主軸の取付面に切粉が強固に付着していても、あるいは、エアを当てることでかえって切粉が着座面や取付面に押し付けられるような場合であっても、切粉に多様な力が作用し、切粉を着座面や取付面から引き剥がそうとする力が生じ易くなって、切粉をより確実、効果的に除去することが可能な技術であるから、工場における生産の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の最良の実施の形態に係る工作機械の主な構成要素の配置を概略図示する正面図である。
【図２】前記工作機械の正面側の部分平面図である。
【図３】図１における矢印（ｉｉｉ）による、主軸の先端部周辺の拡大平断面図であって、工具交換における工具取付動作の比較的初期又は工具交換における工具取外動作の比較的終期を示すものである。
【図４】同じく拡大平断面図であって、工具交換における工具取付動作の比較的終期又は工具交換における工具取外動作の比較的初期を示すものである。
【図５】同じく拡大平断面図であって、工具交換における工具取付動作の終了時の状態又は工具交換における工具取外動作の開始時の状態を示すものである。
【図６】図４における矢印（ｖｉ）による、主軸の先端部材に形成された取付面の拡大図である。
【図７】主軸の先端部をさらに拡大して示す部分平断面図である。
【図８】前記工作機械の制御システム図である。
【図９】前記工作機械の制御部が工具交換時に行う工具取付動作の１例（第１の実施形態）を示すフローチャートである。
【図１０】前記工作機械の制御部が工具交換時に行う工具取外動作の１例（第１の実施形態）を示すフローチャートである。
【図１１】前記工作機械の制御部が工具交換時に行う工具取付動作の他の例（第２の実施形態）を示すフローチャートである。
【図１２】前記工作機械の制御部が工具交換時に行う工具取外動作の他の例（第２の実施形態）を示すフローチャートである。
【図１３】前記工作機械の制御部が工具交換時に行う工具取付動作のさらに他の例（第３の実施形態）を示すフローチャートである。
【図１４】前記工作機械の制御部が工具交換時に行う工具取外動作のさらに他の例（第３の実施形態）を示すフローチャートである。
【図１５】前記工作機械の制御部が工具交換時に行う工具取付動作のさらに他の例（第４の実施形態）を示すフローチャートである。
【図１６】前記工作機械の制御部が工具交換時に行う工具取外動作のさらに他の例（第４の実施形態）を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る切換弁の配置図である。
【図１８】本発明の第６の実施形態に係る切換弁の配置図である。
【図１９】本発明の第５、第６の実施形態に係る制御システム図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態に係るエア通路周辺の構成図であって、（ａ）は、共通開口をエア供給手段に接続した状態を示し、（ｂ）は、共通開口を負圧発生手段に接続した状態を示す。
【図２１】本発明の第７の実施形態に係る制御システム図である。
【図２２】従来技術の説明図であって、(ａ)は主軸の軸芯に沿う主軸の先端部周辺の断面図、（ｂ)は図２２（ａ）における矢印（ｂ）による断面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１      工作機械
１１    主軸
１１ｃ  嵌合孔
１１ｄ  取付面
１４    工具交換手段（軸芯ロッド）
１７ａ  エア放出口
１８ａ  吸引口
４２    工具交換手段（工具交換アーム）
５０    工具
５１ａ  基部（フランジ部）
５１ｃ  突出部（テーパシャンク部）
５１ｅ  環状面（着座面）
６１ａ  共通開口
７１    エア通路
７１ａ  開閉弁
７１ｂ  絞り部
７２    バイパス通路
７２ａ  開閉弁
７３    排出通路
７３ａ  開閉弁
１００  制御手段（制御部）
１０４  エア供給手段（圧縮エア供給装置）
１０５  負圧発生手段（負圧発生装置）
１０７，１０８  切替弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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